基于STAR-CD的非道路单缸柴油机燃烧优化(2011)

采用三维计算流体力学(CFD)技术模拟了柴油机的进气、压缩、喷雾和燃烧过程,通过组合不同的进气涡流和油嘴方案找出它们各自对柴油机排放的影响。结果表明,降低进气涡流,提高流量系数;减小喷油器安装倾角,缩小喷孔孔径,推迟喷油提前角可以实现 NO排放和 SOOT排放的全面降低。

基于STAR-CD的非道路单缸柴油机燃烧优化 Analysis of Combustion Optimization in Non-road

Diesel Engine with STAR-CD

杨海涛 夏兴兰 郭立新 王胜利 刘敏

中国一汽无锡油泵油嘴研究所,江苏 无锡,214063

摘 要: 采用三维计算流体力学(CFD)技术模拟了柴油机的进气、压缩、喷雾和燃烧过程,通

过组合不同的进气涡流和油嘴方案找出它们各自对柴油机排放的影响。结果表明,降低进气涡流,提高流量系数;减小喷油器安装倾角,缩小喷孔孔径,推迟喷油提前角可以实现NO排放和SOOT排放的全面降低。

关键词: STAR-CD;喷雾;燃烧;优化匹配;非道路柴油机

Abstract: Intake, compress, injection and combustion process was simulated by means of

3D CFD technology which can help us find out different influence of diesel engine emission between the different combination of intake swirl and injection nozzle. The Result shows that, limit intake swirl and increase flow coefficient, decrease installation inclination angle of injector, reduce diameter of nozzle hole and delay injection advance angle can decrease NO and SOOT in the same time.

Key words: STAR-CD;Spray; Combustion; Optimal matching; Non-road diesel engine

1引言

国务院提出到2020年,我国农机总动力稳定在12亿千瓦,达到当前动力水平的3倍以上。这是我国农机工业在“十二五”规划中实现跳跃性发展的重大机遇,同时也面对严峻的考验[1]。随着非道路用柴油机的使用越来越多,其尾气排放对大气污染的贡献率也越来越大,我国于2007年推出了非道路移动机械用柴油机排气污染物限值,特别其中第II阶段标准对各功率段的非道路用柴油机都提出了具体的排放限值[2]。

合理地组织供油、进气和燃烧过程,是降低非道路用柴油机排放的关键,而采用CFD数值模拟方法则可以提供极大的助力,在经过试验数据标定之后,数值模拟能够有效并可靠的仿真柴油机气流运动过程、喷雾燃烧过程,进而指导柴油机的优化设计。随着计算机技术的不断发展,计算速度和精度的不断提高,以及发动机排放法规的日益严格,CFD技术在柴油机优化设计中得到了更充分的应用,可以降低研发成本、缩短开发周期,而且能为真实的配机试验提供重要的指导[3]。

基金项目:国家863项目高压喷油泵关键技术与产品开发(2009AA045101);江苏省自然科学基金项目(BK2009507)

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